宏微复合精密运动平台的建模与控制方法研究

发布时间：2023-04-27 22:55

　　光刻机的工件台是光刻机运动控制系统中的运动机构,本文的研究对象是工件台的控制,工件台是一个宏微复合结构的控制系统,其双工作台由宏动台与微动台构成,宏动台负责大行程运动,微动台负责高精度高响应运动,合理的选取了工件台控制方式与宏微控制策略后进行了实验仿真,结果达到了目标要求。首先介绍并分析了工件台整体结构,然后分析了宏动台和微动台的具体构成,分析了它们的特性与优缺点以及它们需要互补的地方,提出了工件台所要完成的运动轨迹与需要达到的控制精度。其次设计了位置环速度环电流环反馈的电机控制系统,并针对几种具体的宏微控制策略进行分析和仿真验证,包括微动跟随宏动策略,宏动跟随微动策略。并采取了宏动跟随微动策略进行随后的研究再次介绍了分数阶PID的发展与原理,随后在电机伺服反馈系统的位置环采用此控制器,对于相关参数的选取,选用了粒子群优化算法对参数仿真迭代更新,最终得到了一组比采用比PID控制动态性能更好的控制器。最后针对系统的微动台部分的干扰因素,为了减小干扰力的影响,采用线性扩张状态观测器,有效的抑制了扰动,取得了较为满意的效果。

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 光刻机研制的发展现状
        1.2.2 宏微复合控制策略的发展现状
        1.2.3 分数阶PID控制的发展现状
    1.3 课题研究的主要内容
第2章 双工件台系统结构分析
    2.1 双工件台整体结构介绍
        2.1.1 工件台宏动台部分分析
        2.1.2 工件台微动台部分分析
    2.2 宏微系统结构的数学模型
    2.3 工件台系统指标需求
    2.4 本章小结
第3章 宏微控制策略方法研究
    3.1 宏动台与微动台模型建立
        3.1.1 电流环速度环位置环的设计
        3.1.2 前馈控制
    3.2 仿真及结果
    3.3 宏微控制策略的选取
        3.3.1 微动跟随宏动的策略分析建模与仿真
        3.3.2 宏动跟微动的策略分析建模与仿真
        3.3.3 状态空间模型的建立及极点配置方法仿真研究
    3.4 本章小结
第4章 分数阶PID控制方法及参数优化
    4.1 分数阶PID控制方法介绍与近似
        4.1.1 分数阶PID控制原理
        4.1.2 分数阶PID控制的近似方法
        4.1.3 改进近似微积分算子的实现
        4.1.4 分数阶PID控制参数对系统性能的影响
    4.2 竞争种群优化算法原理分析
    4.3 仿真及结果分析
    4.4 本章小结
第5章 引入扩张状态观测器的控制方法研究
    5.1 扩张状态观测器的概念
    5.2 微动台扩张状态观测器设计
    5.3 引入扩张状态观测器的分数阶控制仿真及结果分析
    5.4 影响精度的原因分析及解决办法
        5.4.1 温度因素与解决办法
        5.4.2 振动因素及解决办法
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3803228